《电子电工学综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子电工学综述（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章第二章 集成运算放大电路及应用集成运算放大电路及应用 第二节第二节 集成运算放大电路简介集成运算放大电路简介 第四节第四节 集成运放在信号运算电路中的应用集成运放在信号运算电路中的应用 第六节第六节 * * 集成集成运放在信号发生电路中的应用运放在信号发生电路中的应用 第七节第七节* * 集成集成运放的选择与使用运放的选择与使用 第五节第五节 集成运放在信号处理电路中的集成运放在信号处理电路中的应用应用 第一节第一节 差分放大电路差分放大电路 第三节第三节 * * 电路中的负反馈电路中的负反馈 第第二二章章 集成运算放大电路及应用集成运算放大电路及应用 前面介绍的分立电路,就是由各种独立
2、元件联接 起来的电子电路。这一章我们要给大家介绍集成电 路。 它具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性好、价 格便宜等特点，所以一经问世，就获得了广泛的应用 ，标志着电子技术的一个新的飞跃。 所谓集成电路，就是把整个电路的各个元件以及 相互之间的联线同时制造在一块半导体芯片上，组 成一个不可分割的整体。 集成度: 小规模、中规模、大规模和超大规模。 导电类型: 双极型、单极型和两者兼容的。 功能: 数字集成电路和模拟集成电路，后者又有集成 运算放大器、集成功率放大器、集成稳压电源等多 种。 第一节第一节 差差分放大电路分放大电路 第一章介绍的第一章介绍的阻容耦合阻容耦合放大电路只适合于放大放大电路
3、只适合于放大 交流信号，而在工业控制和科学实验中经常遇到另交流信号，而在工业控制和科学实验中经常遇到另 外一些信号，即变化缓慢的电信号。如利用电热偶外一些信号，即变化缓慢的电信号。如利用电热偶 测量炉温的信号，由于炉温变化很慢，所以电热偶测量炉温的信号，由于炉温变化很慢，所以电热偶 给出的就是一个缓慢变化的电压信号。给出的就是一个缓慢变化的电压信号。 0 0 t t u uo o 这种缓慢变化的信号不能这种缓慢变化的信号不能 采用阻容耦合，只能用采用阻容耦合，只能用直接耦直接耦 合合的多级放大电路来放大。的多级放大电路来放大。 直接耦合：直接耦合：将前级的输出端直接接后级的输入端。 可用来放大
4、缓慢变化的信号或直流量变化的信号。 +UCC uo RC2 T2 ui RC1 R1 T1 R2 + + RE2 2. 2. 零点漂移零点漂移 零点漂移：零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生 缓慢地、无规则地变化的现象。 uo t O 产生的原因：产生的原因：晶体管参数随温度变化、电源电压 波动、电路元件参数的变化。 直接耦合存在的两个问题：直接耦合存在的两个问题： 1. 前后级静态工作点相互影响 零点漂移的危害：零点漂移的危害： 直接影响对输入信号测量的准确程度和分辨能力。 严重时，可能淹没有效信号电压，无法分辨是有效 信号电压还是漂移电压。 一般用输出漂移电压折合到输入端的等效漂移
5、电 压作为衡量零点漂移的指标。 输入端等效输入端等效 漂移电压漂移电压 输出端输出端 漂移电压漂移电压 电压电压 放大倍数放大倍数 一、差分放大电路的工作原理一、差分放大电路的工作原理 电路结构对称，在理想的情况下，两管的特性及对 应电阻元件的参数值都相等。 差分放大电路是抑制零点漂移最有效的电路结构。 差分放大电路差分放大电路 +UCC uo ui1 RC RB2 T1 RB1 RC ui2 RB2 RB1 + + T2 两个输入、 两个输出 两管静态工 作点相同 输出电压： uo= VC1 VC2 = 0 静态时，ui1 = ui2 = 0 IC1=IC2 ， VC1=VC2 +UCC u
6、o ui1 RC RB2 T1 RB1 RC ui2 RB2 RB1 + + T2 uo= (VC1 + VC1 ) (VC2 + VC2 ) = 0 当温度升高时ICVC （两管变化量相等） 差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制差分放大电路对两管所产生的同向漂移都有抑制 作用。作用。 +UCC uo ui1 RC RB2 T1 RB1 RC ui2 RB2 RB1 + + T2 IC1= IC2， VC1 = VC2 两管集电极电位呈等量同向变化，两管集电极电位呈等量同向变化， VC1 = VC2， 所以输出电压为零，即所以输出电压为零，即对共模信号没有放大能力对共模信号没有放大能力。
7、 1. 1. 共模信号输入共模信号输入 u ui1 i1 = = u ui2 i2 大小相等、极性相同 大小相等、极性相同 差分电路抑制共模信号能力的大小，反映了它差分电路抑制共模信号能力的大小，反映了它 对零点漂移的抑制水平。对零点漂移的抑制水平。 +UCC uo RC RB2 T1 RB1 RCRB2 RB1 + ui1ui2 + T2 + + + + + + 共模信号 需要抑制 +UCC uo ui1 RC RB2 T1 RB1 RC ui2 RB2 RB1 + + T2 两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化，两管集电极电位一减一增，呈等量异向变化， 2. 2. 差模信号输入差模信号输
8、入 u ui1 i1 = = u ui2 i2 大小相等、极性相反 大小相等、极性相反 u uo o = (= (V VC1 C1 V VC1 C1 ) )( (V VC2 C2 + + V VC C ) = ) =2 2 V VC1 C1 即即对差模信号有放大能力对差模信号有放大能力。 + + + + + + 差模信号 是有用信号 3. 3. 差分信号输入差分信号输入 u ui1 i1 、 、u ui2 i2 大小和极性是任意的。 大小和极性是任意的。 放大器只放大两个输入信号的差值信号放大器只放大两个输入信号的差值信号差差 分放大电路。分放大电路。 u u o o =Au(ui1-ui2)
9、 这种输入常作为比较放大来应用，在自动控制 系统中是常见的。 对于比较信号，常分解为差模信号和共模信号对于比较信号，常分解为差模信号和共模信号 处理。处理。 u ui1 i1= u = uic1 ic1+u +uid1 id1 ， u u i2i2= u = uic2 ic2+u +uid2 id2 ， ， u uid1 id1= - u = - uid2 id2 u u ic1ic1= (u = (ui1 i1+u +ui2 i2) , u ) , uid1 id1= (u = (ui1 i1-u -ui2 i2 ) ) 例1: ui1 = 10 mV, ui2 = 6 mV ui2 = 8
10、 mV 2 mV 例2: ui1 =20 mV, ui2 = 16 mV 可分解成: ui1 = 18 mV + 2 mV ui2 = 18 mV 2 mV 可分解成: ui1 = 8 mV + 2 mV 共模信号共模信号差模信号差模信号 差分放大器对差模信号放大，而抑制共模信号。 若电路完全对称，理想情况下共模放大倍数 Ac = 0 输出电压 u u o o = = A Ad d （u ui1 i1 u u i2 i2 ） ） = = A Ad d u u idid 若电路不完全对称，则 Ac 0， 实际输出电压 u u o o = = A A c c u uic ic + + A Ad d
11、 u u idid 即共模信号对输出有影响 。 u u o1o1=A =A c cu u ic1ic1+ A + A d du u id1id1 ， u u o2o2=A =A c cu u ic2ic2+A +A d du u id2id2， u uo o =u=uo1 o1-u -uo2 o2=A =A d d （u uid1 id1-u -uid2 id2） ）= =A A d du u idid 差分放大器对差模信号放大，而抑制共模信号。 二、典型差分放大电路二、典型差分放大电路 +UCC CC uo ui1 RC RP T1 RB RC ui2 RE RB + + T 2 2 EE
12、+ R RE E 的作用：的作用：稳定静态工作点，限制每个管子的漂移。 EE：用于补偿RE上的压降，以获得合适的工作点。 温度温度 I I C1C1 I I C2C2 I I E E U UR RE E U U BE1BE1 U U BE2BE2 I I B1B1 I I B2B2 I I C1C1 I I C2C2 由于由于R R E E 上电压上电压U U R RE E 的作用，使得它对共模信号的作用，使得它对共模信号 具有抑制作用，而对差模信号，由于具有抑制作用，而对差模信号，由于I IC1C1和和I IC2C2的作的作 用相互抵消，使它不影响差模信号的放大作用。用相互抵消，使它不影响差
13、模信号的放大作用。 差分差分放大电路抑制零漂的过程如下：放大电路抑制零漂的过程如下： 三、差分放大电路的输入输出形式三、差分放大电路的输入输出形式 双双端端: : 单端单端: : 双双端端: : 单端单端: : 全面衡量差分放大电路放大差模信号和抑制共模全面衡量差分放大电路放大差模信号和抑制共模 信号的能力。信号的能力。 差模放大倍数差模放大倍数 共模放大倍数共模放大倍数 K KCMR CMR越大，说明差放分辨 越大，说明差放分辨 差模信号的能力越强，而抑制差模信号的能力越强，而抑制 共模信号的能力越强。共模信号的能力越强。 四、四、 共模抑制比共模抑制比 共模抑制比共模抑制比 第二节第二节
14、集成运算放大电路简介集成运算放大电路简介 集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多 级直接耦合放大电路。是发展最早、应用最广泛的 一种模拟集成电路。 一、集成运算放大电路的组成一、集成运算放大电路的组成 输入端 输出端 输入级中间级 输出级 偏置 电路 输入级：输入电阻高，能减小零点漂移和抑制干扰 信号，都采用带恒流源的差分放大电路 。 中间级：要求电压放大倍数高。常采用带恒流源的 共发射极放大电路构成。 输出级：与负载相接，要求输出电阻低，带负载能 力强，一般由互补对称电路或射极输出器构成。 偏置电路主要为上述各级电路提供稳定和合适的偏 置电流，决定各级的静态工作点，一般由各种恒流源 电路组
15、成。 +UCC UEE u uo o u u+ 输入级中间级 输出级 同相 输入端 输出端 反相 输入端 二、集成运放的特点二、集成运放的特点: : 1.组件内各元件通过同一工艺制成，各类元件的 对称性能好，温度性能一致，适用于差分电路。 4.4.集成电路中的二极管多以由集成电路中的二极管多以由晶体管晶体管的发射结代替的发射结代替 。 3. 3.集成工艺中不适于做集成工艺中不适于做电感电感元件，也不适于做大的元件，也不适于做大的 电容电容，所以其内部各放大器之间采用，所以其内部各放大器之间采用直接耦合直接耦合，若，若 需电感和大的电容，则采用外接的方法。需电感和大的电容，则采用外接的方法。 2.2.集成工集成工艺艺艺艺制造的制造的电电电电阻范阻范围围围围有限，有限，电电电电路中往往采路中往往采 用晶体管用晶体管恒流源恒流源代替大代替大电电电电阻。阻。 在应用集成运放时,需要知
